CFX多相流分析--油氣進入空氣、油、水三相分析

作者：范文哲（fwz0703@163.com，公眾號：CAE_ANSYS)

     本案例主要是在CFX流體軟件中模擬三相液體的一個例子。主要結構為箱體中下層為水、水面之上為油、油面之上為空氣，箱體最下側氣孔進入流體，流體為空氣和油交替進入，間隔為1秒鐘時間。在初始狀態下由于空氣、油、水的密度不同，三相混合后在重力作用下出現分層現象，而下方進口進入空氣和油，油會由于浮力作用進入油層，而空氣會穿過水和油層進入最上方的空氣層。該分析主要模擬隨時間變化的該現象。通過該現象主要可以理解以下知識點:
1.三相流體的設置方法
2.三相流體初始位置的設置方法
3.箱體邊界的設置方法
4.箱體進口不同間隔流入油和空氣的設置方法

該分析適用于初級學者，可以學習該類分析的基本原理和操作過程，具體的過程如下所示
1.模型在CFX中必須為三維模型（不像fluent可以支持二維），建立箱體和下方注水口的模型，整體相當于一個物體。相當于只建立流體的空間模型，不需要建立箱體的壁面

2.將該體積的材料設置為三種，空氣、油和水。設置重力。設置油、空氣和水的交界面為表面張力作用，需要注意，三相需要分別設置。

3.材料設置好之后，初始化箱體，設置空氣的體積分數為1-V1-V2，V1和V2分別表示油和水的空間體積，采用函數表達

4.設置邊界條件，將所有的箱體周圍設置為wall，表示液體不可流出
  設置上方表面為開口，設置三相為空氣1，水為0，油0，表示箱體上方都是空氣
5.設置進水口為速度進口，速度為1m/s，在此使用if函數表達進入的流體是空氣還是油，當0~1秒進入油，當1~2秒進入空氣，如此循環,參數結果如圖所示

6.設置相應的求解容差和步長等求解參數，保存的頻率，求解即可

查看結果在不同時刻的密度分布如圖所示

該結果可以用于油氣分離類似的模擬

作者：范文哲（fwz0703@163.com，公眾號：CAE_ANSYS)

以下為計算源文件，請下載后運行計算，之后查看結果即可